道路桥梁薄壁空心墩技术研究

段小龙

（抚州市城市建设集团有限公司，江西抚州 344000）

0 引言

薄壁空心墩技术的核心理念是采用薄壁结构和空心设计，减少材料使用量、降低自重负荷，并简化施工工序。相比传统的实心墩，薄壁空心墩具有诸多优势，如减少混凝土用量、提高桥梁整体轻量化水平、便于施工等。通过合理的墩身结构设计和施工工艺，薄壁空心墩能够满足道路桥梁的强度要求，具备优良的稳定性和耐久性。

1 薄壁空心墩技术优势

首先，薄壁空心墩技术能够显著减少混凝土用量。相比传统的实心墩结构，薄壁空心墩仅在必要的部位设置实心墩身，其余区域采用空心设计，使墩身内部形成空洞结构，既能够保证墩身的强度和稳定性，又可以大幅度减少混凝土的使用量，节约材料成本。

其次，薄壁空心墩能够实现桥梁的整体轻量化。由于采用空心结构，墩身的自重负荷大大降低，减轻了对桥梁主体结构的负荷。减小道路桥梁地基的承载压力，降低地基的设计要求，减少了工程造价和施工时间。

最后，薄壁空心墩的施工也更为便利。相比实心墩结构，薄壁空心墩的施工工序更加简化。墩身内部的空心结构使施工过程中的模板安装、混凝土浇筑和养护等环节更为灵活，降低了施工难度、缩短施工时间。空心结构也有利于混凝土的充分浇筑和养护，提高了施工质量和墩身的耐久性。需要注意的是，在采用薄壁空心墩技术时，设计和施工过程中需要考虑墩身的强度、稳定性和耐久性等方面的要求，确保墩身满足设计要求并具备足够的抗震和承载能力。墩身内部的空心结构需要进行合理的防水处理，避免潮湿环境对墩身材料的侵蚀[1]。

2 工程概况

某大型桥梁项目建设长度1.3km，设计的直线、缓和曲线和圆曲线上，圆曲线半径为5km，缓和曲线长度为110m。从地形条件展开分析，由于受到地形影响采取立交控制方式设计，整个线路穿越居民区，两次跨越道路和桥梁。按照设计方案的要求，主桥墩采用圆端形空心桥墩，考虑工程需求，采用薄壁空心墩的方式进行施工。

3 施工方案的选定

施工单位从工程项目的实际情况出发，考虑现场施工的需要，从爬模、滑模、翻模三种方案中选择最佳的施工方案。爬模施工使用吊车将整个模板和工作平台进行吊升，由于吊车高度的限制，爬模施工无法满足该项目的高墩施工作业要求。滑模施工存在支撑杆弯曲、局部坍塌等安全风险，在这种结构下，墩身中间需设置纵隔板，施工难度较高，且无法降低成本。基于这些因素，综合分析现场质量、造价、工期、安全性等多方面因素，薄壁空心墩外模板采取翻模定型模板组装的方式，内模板则使用组合模板的结构。

4 模板的设计参数及稳定性计算

4.1 外模的结构

在施工时，采取分块分组的方式，户型外模板以6块为一组。在直线段施工中使用平板模板组合的方式。在模板施工过程中，横向、竖向接缝使用公母扣进行连接，满足整体连接稳定性的要求。外模板面板直线段使用86mm 的钢板，背部使用槽钢进行连接，达到连接稳定性的标准要求。在模板连接过程中，使用40mm、直径为16mm 的螺栓进行连接，保证连接位置达到密实度的标准，防止在施工过程中发生漏浆等严重质量问题。

4.2 内模的结构

外模板安装施工结束后，需要进行内模板的安装施工，该部分采用组合模板施工方式，由多种规格的模板共同组合形成，达到整体结构施工效果的要求。组合模板在施工过程中，墩身直线段按照内边坡的坡度进行安装作业，圆端使用10cm×150cm 的模板，模板之间的连接使用楔形小木条进行弧形坡度的调整。内模板在安装环节，每个节段的长度为1.5m，安装过程中以超过外模顶面为基本原则。将底部固定在凝固成型后的混凝土结构上，每次拆模施工需要保留最上部的一层，下一节的模板固定在保留的模板上[2]。

4.3 模板的固定

模板的固定使用拉杆进行连接，间隔距离为1m，在垂直方向上设置每节段2m 高度的连接，以达到连接效果的要求。每块模板设置四道拉杆进行连接，考虑到拆装及重复利用，拉杆使用直径20mm 的圆钢制作，外部套入PVC 管。内模板采取组合的形式，刚性性能相对较差，在没有拉杆的部位上间隔50cm 设置井字架进行支撑。

4.4 薄壁空心墩的稳定性计算

空心墩结构是中心受力的杆件，在轴向压力的作用下会形成纵向弯曲，使构件存在结构损坏的风险。设计人员要对高墩的稳定性进行充分的计算和分析，掌握各项技术参数，有效提升薄壁空心墩施工稳定性。对该项目来说，在强度检验合格后，才能够投入现场施工。

5 道路桥梁薄壁空心墩的施工方法

5.1 设备配置

在施工过程中，墩身结构周边需要搭设钢管架，同时在横桥向设置升降机及卷扬机，使材料、工具等可以进行垂直运输。在钢管架内部设置人员可以上下的梯子，利用高压输送泵垂直进行混凝土材料的运输作业，满足现场施工的要求。

5.2 模板施工

将制作好的模板运输到道路桥梁施工现场后，首先进行试验拼装工作，各个部件尺寸和结构性能验收合格后，再继续开展项目施工。墩身模板采取分段施工的方式，每一段的高度为5.0m，并且通过拉杆固定的方式连接，形成整体结构。对局部特殊的位置需增加对拉杆。薄壁空心墩的内外模板设置有钢管支撑架，确保内模结构达到稳定、牢固、可靠的效果。在现场进行防护平台生产作业时，使用对拉杆进行作业，周围设置安全网，避免发生坠落事故。

薄壁空心墩使用翻模工艺施工时，根据设计方案的要求，加强高度控制。根据施工工期，选择最合适的空心墩组合形式，保证现场施工顺利完成，提高施工速度。在空心墩浇筑过程中，单次浇筑的高度为4.5m，为下次浇筑施工预留0.5m 的高度。为防止空心墩在施工过程中出现漏浆，在模板安装施工阶段竖向缝隙使用法兰螺栓连接的方式，使用泡沫密封条进行密封处理，浇筑施工效果符合工程标准。

在该道路桥梁项目的施工过程中，空心墩的建造环节涉及三套模板的使用。每个模板的结构都需要严格控制其尺寸精度，以确保现场施工的成果能够符合规定的合格标准。在模板安装环节，严格执行施工工艺方案的要求，加强各个结构部分的安装施工质量控制，进而有效保证结构安装效果合格，达到现场施工的标准要求。在模板安装工作结束后，进行混凝土浇筑，达到规定的强度标准要求后，进行模板的拆除作业，该环节注意轻拿轻放，将其存放到规定位置，并对模板表面进行清理——涂抹一层脱模剂，便于后续的施工作业。此外，在模板外侧设置施工人员专用的作业平台，并且焊接钢筋，满足连接稳定性，再在表面铺设一层木板，满足现场施工人员行走的需要，便于后续的拆卸作业。

5.3 混凝土工程

其一，对于道路桥梁的薄壁空心墩施工来说，混凝土工程是最为重要的结构部分，对桥梁基础施工效果的提升产生直接影响。在施工开始前需要先标注好薄壁空心墩施工位置、结构、尺寸等，结合现场施工的需要，合理规划混凝土浇筑施工顺序，加强各个因素的控制，避免发生裂缝等问题，以提升混凝土结构的总体性能水平。

浇筑作业前，工作人员将模板表面存在的杂物、灰尘等清理干净，还需清理钢筋材料表面。由专业技术人员进行混凝土材料配合比的试验检测，在生产环节加强监督检查，确保混凝土材料的配合比合格，避免因配合比设置不当而影响混凝土结构的性能。在混凝土配比的环节，坍落度参数的控制尤为重要，对于该道路桥梁项目来说，水灰比、和易性也是重要的参数，必须加强这些参数的控制，满足道路桥梁的施工需要。

在混凝土材料制作过程中，搅拌时间十分重要，该工程项目搅拌时间为1.0～1.5min。在薄壁空心墩现场施工环节，加强各个阶段的控制，预留连接钢筋的缝隙，使上下两段混凝土结构连接效果合格，保证施工的质量[3]。

其二，混凝土材料制作完成且检验合格后，使用专业的混凝土罐车将混凝土材料运输到施工现场，运载之前需要在车厢内壁涂抹一层油，避免混凝土材料黏结到内壁。做好运输路线的设计，选择最短运输路线，防止长时间运输造成混凝土材料离析。

其三，混凝土材料运输到施工现场之后，进行混凝土材料的浇筑施工，目前主要采取泵送的方式，可以提高施工的质量和效率。浇筑工作开始前，现场施工人员先对泵送管进行湿润处理，达到良好的工作状态，然后开展泵送施工作业。水和砂浆材料不能直接流入仓内，同时还要控制混凝土材料的自由下落，高度必须在2m 以下。如果超过该高度，需设置串筒，防止在浇筑过程中发生混凝土材料离析。薄壁空心墩现场浇筑过程中，使用水平浇筑施工方法，采取分层、对称浇筑的方式，记录现场施工各项技术条件，做好现场施工的质量监督管理，确保混凝土浇筑施工质量合格。施工缝、模板缝水平位置一致的情况下，浇筑环节不能超出模板的水平端，需与模板顶部保持1mm的距离。

其四，混凝土浇筑施工结束后，进行混凝土的振捣处理。薄壁空心墩结构浇筑后的振捣尤为重要，选择合适的振捣施工机械，加强施工工艺方案控制，使每个环节都处于监督管控范围之内，进而提升振捣施工水平，确保薄壁空心墩结构的密实度合格，满足道路桥梁使用的需要。振捣过程中执行规范化操作，按照工艺方案进行，使上下两层的混凝土结构紧密结合，形成整体结构，满足当前道路桥梁施工的标准要求。插入振捣棒是目前主要的振捣施工措施，将新旧混凝土紧密连接起来，不会出现气泡、蜂窝、麻面等严重的质量问题。在振捣工作结束后，表面没有发生下沉、气泡等情况视为合格。在振捣过程中加强现场施工管控，禁止触碰预埋件、模板等结构，避免造成结构的变形或损坏，给施工效果造成负面影响[4]。

其五，脱模以及养护是混凝土结构施工最为重要的环节，也是最后一个环节。薄壁空心墩施工过程中，脱模的时间控制十分重要。当混凝土结构强度达到2.5MPa 时，即可开展模板拆除工作。薄壁空心墩的高度相对较高，养护施工难度较大，通常可以在混凝土结构外表面包裹一层无色的塑料膜，模板拆除后立即进行包裹处理，采取自然蒸养的方式进行养护。铺设塑料薄膜可以避免水分流失，在混凝土结构达到强度要求之后，不能立即拆除塑料薄膜。需进行结构荷载的计算分析，达到要求之后投入使用。在养护过程中，加强施工环境温度的控制，如果温度不超过5℃，需进行覆盖保温处理，防止发生裂缝问题。

其六，空心墩的翻模施工也比较重要，施工人员使用先进测量工具进行线形、结构的测量控制，确保高层定位垂直度偏差处于合理范围内。就目前来看，测量设备以全站仪为主，使用该设备进行测量，可以发挥三维坐标法的优势，设置四个交点，各个位置上的测量都满足精准性的要求。垂直度检测过程中，以使用吊垂线、全站仪测量的方式为主，确保墩身的竖直度合格，防止影响施工效果。翻模过程中，现场浇筑环节以从两侧到中间的顺序进行，采取分层浇筑施工方式，确保混凝土结构的性能合格[5]。

6 结语

薄壁空心墩技术作为一种创新的桥梁墩身结构形式，具备减少混凝土用量、实现整体轻量化和简化施工工序等优点，为道路桥梁的设计与建设提供了一种可行方案。采用薄壁空心墩技术可以减少材料成本，降低自重负荷，减小地基承载压力，进而降低工程造价和施工难度。施工过程中的模板安装、混凝土浇筑和养护等环节更为便利，提高了施工效率和墩身的质量。但是，在桥梁项目建设中，薄壁空心墩技术的应用也需要满足墩身的强度、稳定性和耐久性等方面的要求。在设计和施工过程中，需要进行详细计算和分析，确保墩身满足结构安全性和抗震要求。